一種吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空氣凈化器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種空氣凈化器，尤其是一種吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空 氣凈化器，屬于日常生活防護(hù)用品領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] PM2. 5指環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2. 5 μπι的顆粒物，直徑不到人 的頭發(fā)絲粗細(xì)的1/20。這個(gè)值越高，代表空氣污染越嚴(yán)重。2012年2月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《環(huán)境 空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》增加細(xì)顆粒物監(jiān)測(cè)指標(biāo)。北京城六區(qū)ΡΜ2. 5年均上限60微克，未達(dá)國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)。2014年1月14日，2013年《中國(guó)氣候公報(bào)》正式公布，2013年的霾天創(chuàng)52年來(lái)最多。 衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)表明，2014年2月23日我國(guó)中東部地區(qū)空氣污染影響面積約為98萬(wàn)平方公 里，其中空氣污染較重面積約為80萬(wàn)平方公里。ΡΜ2. 5主要對(duì)呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成 傷害，包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困難、降低肺功能、加重哮喘、導(dǎo)致慢性支氣管炎、心律 失常、非致命性的心臟病、心肺病患者的過(guò)早死。老人、小孩以及心肺疾病患者，是ΡΜ2. 5污 染的敏感人群。
[0003] 甲醛是目前居室的最大污染源，易溶于水、醇和醚。甲醛為較高毒性的物質(zhì)，已經(jīng) 被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)，是公認(rèn)的變態(tài)反應(yīng)源，也是潛在的強(qiáng)致突變物 之一。長(zhǎng)期接觸低劑量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、結(jié)腸癌、腦瘤、月經(jīng)紊亂、 細(xì)胞核的基因突變，DNA單鏈內(nèi)交鏈和DNA與蛋白質(zhì)交連及抑制DNA損傷的修復(fù)、妊娠綜合 癥、引起新生兒染色體異常、白血病，引起青少年記憶力和智力下降。在所有接觸者中，兒童 和孕婦對(duì)甲醛尤為敏感，危害也就更大，濃度更高時(shí)可引起惡心嘔吐、咳嗽胸悶、氣喘、肺水 月中、甚至?xí)⒓粗氯怂劳觥?br>[0004] 為了消除室內(nèi)大氣細(xì)顆粒物以及甲醛對(duì)人體的危害，需要選購(gòu)適當(dāng)空氣凈化器來(lái) 解決這個(gè)問(wèn)題?？諝鈨艋靼凑諆艋夹g(shù)可分為物理吸附、光催化、化學(xué)絡(luò)合、負(fù)離子等技 術(shù)。從市場(chǎng)現(xiàn)有空氣凈化器來(lái)看，凈化空氣的能力不盡人意，或多或少還存在下列問(wèn)題：1、 去除能力有限，速度較慢；2、去除能力強(qiáng)但會(huì)引起對(duì)環(huán)境的二次污染；3、去除能力強(qiáng)但構(gòu) 造復(fù)雜，動(dòng)力消耗大，成本高昂。
[0005] 金屬酞菁是一種結(jié)構(gòu)類(lèi)似金屬卟啉，具有大π共軛結(jié)構(gòu)的化合物，它有很好的化 學(xué)穩(wěn)定性且可合成多種金屬酞菁衍生物，作為催化劑有很大的應(yīng)用前景。金屬酞菁負(fù)載到 載體上，可以實(shí)現(xiàn)金屬酞菁異相催化的優(yōu)點(diǎn)。由于活性碳纖維制成的過(guò)濾材料具有較強(qiáng)的 吸附作用，尤其是對(duì)有機(jī)氣體、各種有害惡臭物質(zhì)等的吸附。將金屬酞菁負(fù)載到活性碳纖維 上，可以將甲醛高效吸附去除，通過(guò)電催化技術(shù)可以將吸附的甲醛原位催化降解。而利用靜 電紡絲技術(shù)制得仿生復(fù)合纖維可以很好的吸附過(guò)濾ΡΜ2. 5,將仿生復(fù)合纖維和負(fù)載了金屬 酞菁催化劑的活性碳纖維應(yīng)用到空氣凈化器有望解決居室內(nèi)的ΡΜ2. 5和甲醛問(wèn)題?？梢詷O 大的改善人們的生活環(huán)境，有益于身體健康。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，一方面模擬自然界中無(wú)刺構(gòu)骨的葉片結(jié) 構(gòu)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的仿生，采用靜電紡絲技術(shù)將電紡納米纖維與無(wú)紡布進(jìn)行復(fù)合，將 得到的復(fù)合纖維置于空氣凈化器中，對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行高效過(guò)濾。另一方面負(fù)載了金屬酞菁 催化劑的活性碳纖維可以有效吸附甲醛，且吸附飽和后可自動(dòng)下降到電解裝置中，以Na 2SO4 為電解液，其作為陰極，高純石墨為陽(yáng)極，電催化去除吸附的甲醛。目的在于提供一種能高 效過(guò)濾大氣細(xì)顆粒物PM2. 5,吸附有機(jī)污染物，又能夠去除甲醛的環(huán)境友好型可再生空氣凈 化器。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的目的主要通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] 一種吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空氣凈化器，它包括殼體，其特征在于： 殼體內(nèi)由上而下依次設(shè)置初過(guò)濾層，抽風(fēng)扇，高效過(guò)濾層，細(xì)密金屬網(wǎng)，負(fù)載金屬酞菁的活 性碳纖維層，自動(dòng)升降桿，電催化凈化裝置和空氣質(zhì)量檢測(cè)器；殼體上位于初過(guò)濾層上方設(shè) 至少一個(gè)空氣進(jìn)氣口，殼體下方一側(cè)設(shè)至少一個(gè)出氣口；抽風(fēng)扇將外界空氣鼓入殼體內(nèi)，依 次通過(guò)初過(guò)濾層和高效過(guò)濾層從而進(jìn)入電催化凈化裝置處理后從出氣口排出。
[0009] 所述空氣凈化器還包括一端連接至細(xì)密金屬網(wǎng)，另一端連接至電催化凈化裝置上 設(shè)的自動(dòng)升降桿。
[0010] 還包括設(shè)于殼體下方一側(cè)的電動(dòng)機(jī)，所述細(xì)密金屬網(wǎng)的四個(gè)角用細(xì)繩栓有四個(gè)滑 輪，所述四個(gè)滑輪與電動(dòng)機(jī)連接，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)高效過(guò)濾層進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。
[0011] 所述電催化凈化裝置包括陽(yáng)極平板和陰極平板，陰陽(yáng)兩級(jí)間距離為l-6cm。
[0012] 所述陽(yáng)極平板為高純石墨，陰極平板為負(fù)載金屬酞菁催化劑的活性碳纖維，其外 部用細(xì)密金屬網(wǎng)固定。
[0013] 所述電催化凈化裝置還包括電解液循環(huán)裝置，該電解液循環(huán)裝置包括內(nèi)裝有電解 液的儲(chǔ)液槽，儲(chǔ)液槽一側(cè)上方設(shè)進(jìn)液口，另一側(cè)下方設(shè)帶電解液循環(huán)閥門(mén)的出液口，且下方 設(shè)使儲(chǔ)液槽內(nèi)電解液處于動(dòng)態(tài)循環(huán)過(guò)程的電解液循環(huán)泵。
[0014] 所述電催化凈化裝置的輸入電壓為4-20V，輸入電流為5mA-2A。
[0015] 所述所述電解液選用硫酸鈉溶液，濃度為3-5%。
[0016] 所述負(fù)載金屬酞菁催化劑的活性碳纖維，是含吡啶基團(tuán)的改性碳纖維與金屬酞菁 之間是通過(guò)配位鍵方式結(jié)合，使用的金屬酞菁特征具有式1結(jié)構(gòu)，其中是錳、鐵、鈷、鎳、 銅過(guò)渡金屬離子；札、R 2、R3、R4分別為-H、-NH 2、-COOH、-N02、-NHCOCH3、-NHS03H、-SO 3H 中的 任意一種
[0017]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空氣凈化器，它包括殼體，其特征在于：殼 體內(nèi)由上而下依次設(shè)置初過(guò)濾層（1)，抽風(fēng)扇（2)，高效過(guò)濾層（3)，細(xì)密金屬網(wǎng)（4)，負(fù)載金 屬酞菁催化劑的活性碳纖維層（5)，電催化凈化裝置和空氣質(zhì)量檢測(cè)器（16);殼體上位于 初過(guò)濾層（1)上方設(shè)至少一個(gè)空氣進(jìn)氣口，殼體下方一側(cè)設(shè)至少一個(gè)出氣口（15);抽風(fēng)扇 (2)將外界空氣鼓入殼體內(nèi)，依次通過(guò)初過(guò)濾層（1)和高效過(guò)濾層（3)從而進(jìn)入電催化凈化 裝置處理后從出氣口（15)排出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空氣凈化器，其特征在 于，還包括一端連接至細(xì)密金屬網(wǎng)（4)，另一端連接至電催化凈化裝置上設(shè)的自動(dòng)升降桿 (11)〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空氣凈化器，其特征在于， 還包括設(shè)于殼體下方一側(cè)的電動(dòng)機(jī)（18)，所述細(xì)密金屬網(wǎng)（4)的四個(gè)角用細(xì)繩栓有四個(gè)滑 輪（19)，所述四個(gè)滑輪（19)與電動(dòng)機(jī)（18)連接，由電動(dòng)機(jī)（18)帶動(dòng)高效過(guò)濾層⑶進(jìn)行 上下運(yùn)動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空氣凈化器，其特征在于 所述電催化凈化裝置包括陽(yáng)極平板和陰極平板，陰陽(yáng)兩級(jí)間距離為l-6cm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空氣凈化器，其特征在于 所述陽(yáng)極平板為高純石墨（14)，陰極平板為負(fù)載金屬酞菁催化劑的活性碳纖維（10)，其外 部用細(xì)密金屬網(wǎng)（4)固定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空氣凈化器，其特征在 于所述電催化凈化裝置還包括電解液循環(huán)裝置，該電解液循環(huán)裝置包括內(nèi)裝有電解液（10) 的儲(chǔ)液槽（12)，儲(chǔ)液槽（12) -側(cè)上方設(shè)進(jìn)液口（14)，另一側(cè)下方設(shè)帶電解液循環(huán)閥門(mén)（8) 的出液口（7)，且下方設(shè)使儲(chǔ)液槽（12)內(nèi)電解液（10)處于動(dòng)態(tài)循環(huán)過(guò)程的電解液循環(huán)泵 (13)〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空氣凈化器，其特征在于 所述電催化凈化裝置的輸入電壓為4-20V，輸入電流為5mA-2A。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空氣凈化器，其特征在于 所述電解液（10)選用硫酸鈉溶液，濃度為3-5%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空氣凈化器，其特征在于 所述負(fù)載金屬酞菁催化劑的活性碳纖維，是含吡啶基團(tuán)的改性碳纖維與金屬酞菁之間是通 過(guò)配位鍵方式結(jié)合，使用的金屬酞菁特征具有式1結(jié)構(gòu)，其中：M是錳、鐵、鈷、鎳、銅過(guò)渡金 屬離子；札、R2、R3、R4分別為-H、-NH2、-C00H、-N02、-NHC0CH3、-NHS03H、-S03H中的任意一種，
5 所述的碳纖維直徑在0.2-20ym之間，碳纖維形狀是長(zhǎng)絲狀、短纖維狀以及短切纖維 狀的碳纖維或活性碳纖維；碳纖維是預(yù)氧絲、碳化絲、成品絲；所述負(fù)載的金屬酞菁質(zhì)量百 分?jǐn)?shù)為0. 08-8%，負(fù)載的吡啶基團(tuán)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 2-15%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空氣凈化器，其特征在于 所述高效過(guò)濾層（3)是一種仿生復(fù)合微納纖維層，該仿生復(fù)合微納纖維層是以活性碳纖維 為基本骨架，在活性碳纖維上通過(guò)靜電紡絲技術(shù)將紡絲溶液的紡絲纖維復(fù)合在其表面，制 得克重為l〇-l〇〇g/m2紡絲纖維層，整個(gè)復(fù)合微納纖維的克重為70-340g/m2。
【專(zhuān)利摘要】一種吸附-過(guò)濾雙功能電催化去除甲醛的空氣凈化器，它包括殼體，殼體內(nèi)由上而下依次設(shè)置初過(guò)濾層，抽風(fēng)扇，高效過(guò)濾層，細(xì)密金屬網(wǎng)，負(fù)載金屬酞菁催化劑的活性碳纖維層(5)，電催化凈化裝置和空氣質(zhì)量檢測(cè)器；殼體上位于初過(guò)濾層上方設(shè)至少一個(gè)空氣進(jìn)氣口，殼體下方一側(cè)設(shè)至少一個(gè)出氣口；抽風(fēng)扇將外界空氣鼓入殼體內(nèi)，依次通過(guò)初過(guò)濾層和高效過(guò)濾層從而進(jìn)入電催化凈化裝置處理后從出氣口排出。它結(jié)合仿生學(xué)制得的材料可以過(guò)濾PM2.5，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)材料的再生，大大的減少了二次污染。能把空氣中的甲醛進(jìn)行有效富集，并能通過(guò)電催化氧化去除，達(dá)到空氣的高效凈化。出氣口設(shè)置空氣質(zhì)量檢測(cè)器，使空氣凈化效果更讓人放心。
【IPC分類(lèi)】B01D53-72, B01D46-12, B01D53-86, B01D46-00, B01J31-22
【公開(kāi)號(hào)】CN104606970
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510002828
【發(fā)明人】諶興華, 呂汪洋, 王宇, 林承浩, 梁蘇亮, 張旭倩, 陳文興
【申請(qǐng)人】浙江理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月3日